JPH06130301A - Method and device for converged lighting - Google Patents
Method and device for converged lightingInfo
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- JPH06130301A JPH06130301A JP4281763A JP28176392A JPH06130301A JP H06130301 A JPH06130301 A JP H06130301A JP 4281763 A JP4281763 A JP 4281763A JP 28176392 A JP28176392 A JP 28176392A JP H06130301 A JPH06130301 A JP H06130301A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、集光照明方法及び集光
照明装置に関し、特に、光源からの出射光束を効率よく
集光し、該集光された光束を制約された所要照明領域へ
導き、かつ平行光線化すると共に、均一性のある明るい
照明光を得る技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a converging illumination method and a concentrating illumination device, and more particularly, it efficiently condenses a luminous flux emitted from a light source and directs the condensed luminous flux to a restricted illumination area. The present invention relates to a technique for obtaining a uniform bright illumination light while guiding and parallelizing light rays.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、一定の照明距離における限定され
た照明領域内を効率良く、均一性の良い照明を行なう必
要がある場合、例えば、ＬＣＤ（液晶表示素子）を使用
した投射形ＴＶの場合では、図７及び図８に示すような
集光照明方法が行われている。即ち、図７に示すもの
は、光源１であるキセノンランプやメタルハランドラン
プからの出射光束を放物リフレクター２で集光し、その
焦点から発した光線を放物リフレクター２の反射面で平
行光線化させ、該平行光線化させた光束を偏光板３及び
ＬＣＤにより形成された液晶テレビ・パネル４を透過さ
せることにより得られるテレビ画像を投射レンズ５によ
りスクリーン６に拡大投射させるものである。2. Description of the Related Art Conventionally, when it is necessary to efficiently and uniformly illuminate a limited illumination area at a constant illumination distance, for example, in the case of a projection type TV using an LCD (liquid crystal display element). Then, the converging illumination method as shown in FIGS. 7 and 8 is performed. That is, as shown in FIG. 7, the parabolic reflector 2 collects the luminous flux emitted from the xenon lamp or the metal haland lamp, which is the light source 1, and the rays emitted from the focal point are collimated by the reflecting surface of the parabolic reflector 2. The projection image is enlarged and projected on the screen 6 by the projection lens 5 by converting the light beam into a light beam and transmitting the parallel light beam through the liquid crystal television panel 4 formed by the polarizing plate 3 and the LCD.
【０００３】また、図８に示すものは、光源１からの出
射光束を球面リフレクター７で集光し、コンデンサレン
ズ８により平行光線化させ、該平行光線化させた光束を
ダイクロイック・ミラー９で赤（Ｒ），緑（Ｇ），青
（Ｂ）に分離してミラー１０により反射させて、ＬＣＤ
により形成された液晶テレビ・パネル４を通過した各色
の画像をダイクロイック・プリズム１１で合成し、投射
レンズ５によりスクリーン６上に画像を映し出すもので
ある。In FIG. 8, the luminous flux emitted from the light source 1 is condensed by the spherical reflector 7, collimated by the condenser lens 8, and the collimated luminous flux is red by the dichroic mirror 9. (R), green (G), and blue (B) are separated and reflected by the mirror 10,
The images of the respective colors that have passed through the liquid crystal television panel 4 are combined by the dichroic prism 11 and the image is displayed on the screen 6 by the projection lens 5.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、かかる集光
照明方法においては、光源が点光源の場合には、リフレ
クターの焦点に光源を位置させることにより、該リフレ
クターの反射面により反射された出射光束の平行性は保
たれることになる。しかし、実際に使用される放電形ラ
ンプ等は、２つの電極間の放電により発光するため、発
光部形状は一般的に円柱状となり、その結果、リフレク
ターの焦点からずれた位置から発した大部分の光線が平
行光線とはならず傾斜光線となってしまい、出射光束の
平行性が乱され液晶テレビ・パネル４に入射した光のコ
ントラスト比が低下する等の問題点を生じていた。By the way, in such a converging illumination method, when the light source is a point light source, by locating the light source at the focal point of the reflector, the emitted light flux reflected by the reflecting surface of the reflector. Parallelism will be maintained. However, since the discharge lamp that is actually used emits light by the discharge between the two electrodes, the shape of the light emitting portion is generally cylindrical, and as a result, most of the light emitted from a position deviated from the focal point of the reflector. The above-mentioned light rays are not parallel light rays but inclined light rays, and the parallelism of the emitted light flux is disturbed and the contrast ratio of the light incident on the liquid crystal television panel 4 is lowered.
【０００５】また、図８に示したものでは、各色のダイ
クロイック・ミラー９を介して液晶テレビ・パネル４に
至る光路長が異なるため、平行光線化が悪いと色特性が
低下することがあった。更に、放電形ランプ光源の場合
には、その発光部となるアーク内の部位によりその発光
色が異なる為に、照明装置からの出射光束の面内色温度
分布が不均一になるといった問題点を生じていた。Further, in the structure shown in FIG. 8, since the optical path lengths to the liquid crystal television panel 4 via the dichroic mirrors 9 of the respective colors are different, the color characteristics may be deteriorated if the parallelization is not good. . Further, in the case of a discharge type lamp light source, since the emission color differs depending on the part in the arc that is the light emitting part, the problem that the in-plane color temperature distribution of the luminous flux emitted from the lighting device becomes non-uniform It was happening.
【０００６】そして、従来のこれらの集光照明方法にお
いて、その出射光の明るさ及び均一性を得る手段とし
て、例えば前記図７に示す放物リフレクター方式の場合
には、放物リフレクターの焦点に光源アークの一端を配
置し、他端を出射光側に配置することにより、出射光束
を平行光及び集束光の両方が混合されたものとすると共
に、更にその位置を微調整して所定の距離における所要
照明領域での明るさと均一性の最良点を求めていた。し
かし、この場合、明るさと均一性は相反する関係とな
り、明るさを上げれば照明領域の中心部は明るく、周辺
部は暗くなり、均一性を良くしようとすれば、照明領域
全域の明るさが低下してしまい、両者を両立することは
困難であった。In these conventional converging illumination methods, for example, in the case of the parabolic reflector system shown in FIG. 7, the focus of the parabolic reflector is used as a means for obtaining the brightness and uniformity of the emitted light. By arranging one end of the light source arc and arranging the other end on the side of the emitted light, the emitted light flux is made to be a mixture of both parallel light and focused light, and its position is finely adjusted to a predetermined distance. We were looking for the best point of brightness and uniformity in the required illumination area. However, in this case, the brightness and the uniformity have a contradictory relationship. When the brightness is increased, the central part of the illumination area becomes brighter and the peripheral part becomes darker. However, it was difficult to achieve both.
【０００７】又、前記放物リフレクターの焦点距離を大
きく（図８に示す球面リフレクターの場合ではその開口
径を大きく）設定すれば、光源の発光部長からリフレク
ターの反射面に入射する角度が相対的に小さくなるの
で、その出射光束の平行性は改善することができる。と
ころが、焦点距離が長い放物リフレクターは、その有効
出射開口径が一定の大きさに制約されている場合には、
その集光角が狭くなり、光源の配光角内の全光束をリフ
レクターで集光できなくなり、結果的に出射光量の低下
を招くことになる。If the focal length of the parabolic reflector is set large (the aperture diameter is large in the case of the spherical reflector shown in FIG. 8), the angle of incidence from the light emitting portion of the light source to the reflecting surface of the reflector is relatively large. Since it becomes small, the parallelism of the emitted light beam can be improved. However, a parabolic reflector with a long focal length has a problem that its effective exit aperture diameter is limited to a certain size.
The converging angle becomes narrow, and it becomes impossible for the reflector to condense all the luminous flux within the light distribution angle of the light source, resulting in a decrease in the emitted light amount.
【０００８】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
なされたものであり、光源からの出射光束を効率よく集
光し、該集光された光束を制約された所要照明領域へ導
き、かつ平行光線化すると共に、均一性のある明るい照
明光を得る集光照明方法及び集光照明装置を提供するこ
とを目的とする。The present invention has been made in view of such conventional problems, and efficiently condenses the luminous flux emitted from the light source, and guides the condensed luminous flux to a restricted required illumination region, It is an object of the present invention to provide a condensing illumination method and a condensing illumination device that can make parallel and parallel rays and obtain uniform and bright illumination light.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】このため、本発明は、放
物線回転面を反射面とする放物リフレクターの焦点位置
近傍に配設された光源発光部の一端より発した光線を、
該放物リフレクターの反射面により反射させて平行光線
化させる一方、楕円回転面を反射面とする楕円リフレク
ターの第２焦点近傍に位置する前記光源発光部の他端よ
り発して前記放物リフレクターの反射面を外れた光線
を、楕円リフレクターの反射面により反射させて前記放
物リフレクターの焦点に位置する該楕円リフレクターの
第１焦点位置近傍に集光させた後、前記放物リフレクタ
ーに入射させ、該入射光を放物リフレクターの反射面に
より反射させることにより平行光線化させるようにした
ことを特徴とする。Therefore, according to the present invention, a light beam emitted from one end of a light source emitting portion disposed near the focal point of a parabolic reflector having a parabolic rotating surface as a reflecting surface is provided.
The parabolic reflector emits light from the other end of the light source emitting portion located in the vicinity of the second focal point of the elliptical reflector having an ellipsoidal rotation surface as a reflecting surface while being reflected by the reflecting surface of the parabolic reflector to form parallel rays. Rays off the reflecting surface are reflected by the reflecting surface of the elliptical reflector to be condensed near the first focus position of the elliptical reflector located at the focal point of the parabolic reflector, and then incident on the parabolic reflector, It is characterized in that the incident light is reflected by the reflecting surface of the parabolic reflector to be converted into parallel rays.
【００１０】また、請求項２に記載の発明は、楕円回転
面を反射面とする楕円リフレクターの第１焦点及び第２
焦点位置近傍に両端が位置するように配設された光源発
光部より発した光線を、該楕円リフレクターの反射面に
より反射させて楕円リフレクターの第２焦点位置近傍に
集光させた後、焦点が前記楕円リフレクターの第２焦点
に一致させるように配設されたコンデンサレンズに入射
させることにより平行光線化させるようにしたことを特
徴とする。Further, in the invention described in claim 2, the first focus and the second focus of the elliptical reflector having the elliptical rotation surface as the reflecting surface.
A light beam emitted from a light source light-emitting portion arranged so that both ends are located near the focal position is reflected by the reflecting surface of the elliptical reflector to be condensed near the second focal position of the elliptic reflector, It is characterized in that the light is made parallel by making it enter a condenser lens arranged so as to match the second focal point of the elliptical reflector.
【００１１】また、請求項３に記載の発明は、光源と、
放物線回転面を反射面とする放物リフレクターと、楕円
回転面を反射面とする楕円リフレクターとから構成さ
れ、前記放物リフレクターの焦点にその発光部の一端が
位置し、他端はその出射光側に位置するように光源を配
設すると共に、その出射光軸上に、第１焦点及び第２焦
点が夫々前記光源発光部の両端部近傍に位置するように
前記楕円リフレクターを配設した構成とする。The invention according to claim 3 is a light source,
It is composed of a parabolic reflector having a parabolic rotating surface as a reflecting surface and an elliptic reflector having an elliptical rotating surface as a reflecting surface, one end of its light emitting portion is located at the focal point of the parabolic reflector, and the other end thereof is the emitted light. The light source is arranged so as to be located on the side, and the elliptical reflector is arranged so that the first focus and the second focus are located near both ends of the light source light emitting section on the emission optical axis. And
【００１２】また、請求項４に記載の発明は、光源と、
楕円回転面を反射面とする楕円リフレクターと、コンデ
ンサレンズとから構成され、第１焦点及び第２焦点が夫
々前記光源発光部の両端部に位置するように前記楕円リ
フレクターを配設すると共に、前記楕円リフレクターの
第１焦点及び第２焦点を結ぶ軸線上に、焦点が前記楕円
リフレクターの第２焦点又はその近傍に位置するように
コンデンサレンズを配設した構成とする。The invention according to claim 4 is a light source,
The elliptical reflector is composed of an elliptical reflector having an elliptical surface of revolution as a reflecting surface, and a condenser lens, and the elliptical reflector is arranged such that the first focus and the second focus are located at both ends of the light source light emitting unit, respectively. A condenser lens is arranged on the axis connecting the first focus and the second focus of the elliptical reflector such that the focus is located at or near the second focus of the elliptical reflector.
【００１３】また、更に前記楕円リフレクターは、出射
光軸を含む断面及び該出射光軸に直交する断面を共に楕
円面に形成することもできる。Further, the elliptical reflector may have an elliptical surface both in the cross section including the emission optical axis and in the cross section orthogonal to the emission optical axis.
【００１４】[0014]
【作用】かかる構成によれば、以下の作用を奏すること
ができる。 （１）放物線回転面を反射面とする放物リフレクターの
焦点位置近傍に配設された光源発光部の一端より発した
光線は、該放物リフレクターの反射面により反射させら
れて平行光線化させられる。With this structure, the following actions can be achieved. (1) A light beam emitted from one end of a light source light-emitting portion disposed near the focal position of a parabolic reflector having a parabolic rotation surface as a reflecting surface is reflected by the reflecting surface of the parabolic reflector to be a parallel light beam. To be
【００１５】一方、楕円回転面を反射面とする楕円リフ
レクターの第２焦点近傍に位置する前記光源発光部の他
端より発して前記放物リフレクターの反射面を外れた光
線は、楕円リフレクターの反射面により反射させられて
前記放物リフレクターの焦点に位置する該楕円リフレク
ターの第１焦点位置近傍に集光させられた後、前記放物
リフレクターに入射させられ、該入射光は放物リフレク
ターの反射面により反射させられることにより平行光線
化させられる。 （２）楕円回転面を反射面とする楕円リフレクターの第
１焦点及び第２焦点位置近傍に両端が位置するように配
設された光源発光部より発した光線は、該楕円リフレク
ターの反射面により反射させられて楕円リフレクターの
第２焦点位置近傍に集光させられた後、焦点が前記楕円
リフレクターの第２焦点に位置させるように配設された
コンデンサレンズに入射させることにより平行光線化さ
せる。 （３）楕円リフレクターを、出射光軸を含む断面及び該
出射光軸に直交する断面が共に楕円面に形成することに
より、例えばＬＣＤ投射形ＴＶ等のように照明領域の縦
横比が１対１以外の場合においても効率良い集光が可能
となる。On the other hand, a light beam emitted from the other end of the light source light emitting portion located near the second focal point of the elliptical reflector having the ellipsoidal rotating surface as a reflecting surface and which is off the reflecting surface of the parabolic reflector is reflected by the elliptic reflector. After being reflected by a surface and condensed near the first focus position of the elliptical reflector located at the focal point of the parabolic reflector, it is incident on the parabolic reflector, and the incident light is reflected by the parabolic reflector. The light is reflected by the surface to be collimated. (2) The light beam emitted from the light source light-emitting part arranged so that both ends are located near the first focus position and the second focus position of the elliptical reflector having the elliptical rotation surface as a reflecting surface is reflected by the reflecting surface of the elliptical reflector. After being reflected and focused in the vicinity of the second focal point of the elliptical reflector, it is collimated by being incident on a condenser lens arranged so that the focal point is located at the second focal point of the elliptical reflector. (3) The elliptical reflector has an elliptical surface both in the cross section including the emission optical axis and in the cross section orthogonal to the emission optical axis, so that the aspect ratio of the illumination area is 1: 1 as in an LCD projection TV. In other cases, efficient light collection is possible.
【００１６】[0016]
【実施例】以下に、本発明の実施例を図に基づいて説明
する。先ず、構成を示す図１及び原理を示す図２に基づ
いて、本発明に係る集光照明方法及び集光 照明装置の
全体構成を説明する。放物リフレクター２１は、その反
射面が放物線回転面であり、該放物リフレクター２１の
焦点Ｆ１には、例えば一定のアーク長を有するメタルハ
ライドランプからなる光源２２の発光部２２ａの一端が
くるように配設し、発光部２２ａの他端は放物線回転面
の回転軸上にあって放物リフレクター２１とは反対側の
出射光側前方に位置させる（Ｆ２）。放物リフレクター
２１の出射側開口部寸法は該放物リフレクター２１から
の出射光で必要な領域全体を照明可能なように所要照明
領域に略一致させて設定されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, based on FIG. 1 showing the configuration and FIG. 2 showing the principle, the overall configuration of the focused illumination method and the focused illumination device according to the present invention will be described. The reflection surface of the parabolic reflector 21 is a parabolic rotation surface, and one end of a light emitting portion 22a of a light source 22 made of, for example, a metal halide lamp having a constant arc length comes to the focal point F1 of the parabolic reflector 21. The other end of the light emitting portion 22a is located on the rotation axis of the parabolic rotation surface and is positioned in front of the emission light side opposite to the parabolic reflector 21 (F2). The size of the emission side opening of the parabolic reflector 21 is set to substantially match the required illumination area so that the entire area required by the light emitted from the parabolic reflector 21 can be illuminated.
【００１７】前記放物リフレクター２１の出射側開口前
方を囲むように楕円リフレクター２３がフランジ部を介
して放物リフレクター２１に一体に連結して形成されて
いる。そして、該楕円リフレクター２３は、反射面が楕
円回転面をその端軸に平行な２面で切断した形状に形成
されており、かつ該楕円回転面の第１焦点が、前記放物
リフレクター２１の焦点Ｆ１、即ち光源２２の発光部２
２ａの一端に略一致させると共に、第２焦点Ｆ２は、光
源２２の発光部２２ａの他端に略一致させるように楕円
回転面の曲率が設定されている。従って、楕円リフレク
ター２３の楕円中心２３ａは光源２２の発光部２２ａの
中心部と一致する。An elliptical reflector 23 is formed integrally with the parabolic reflector 21 via a flange so as to surround the front of the emission side opening of the parabolic reflector 21. The elliptical reflector 23 has a reflection surface formed in a shape obtained by cutting the elliptical rotation surface along two surfaces parallel to the end axis, and the first focus of the elliptical rotation surface is the parabolic reflector 21. Focus F1, that is, the light emitting portion 2 of the light source 22
The curvature of the elliptical surface of rotation is set so that the second focal point F2 substantially coincides with one end of the light source 22a and the second focal point F2 substantially coincides with the other end of the light emitting portion 22a of the light source 22. Therefore, the ellipse center 23 a of the ellipse reflector 23 coincides with the center of the light emitting portion 22 a of the light source 22.
【００１８】図２において、放物リフレクター２１の焦
点距離ｆ（図において放物反射面の頂点からＦ１までの
距離）は、出射光の最大傾斜角を小さくする為には長く
して長焦点化させることが望ましいが、出射開口寸法に
制約がある場合には、直接放物リフレクター２１で反射
する光量が減少する。即ち、焦点距離の異なる放物リフ
レクター２１におけるその出射光の傾斜角及び光源から
の光束の集光角との関係は図３に示すように、焦点距離
ｆが長い程傾斜角θm は小さくなるが、その反面集光角
θc は減少する特性を示す。即ち、図３（ａ），（ｂ）
では、ｆ1 ＜ｆ 2 で、θm1＞θm2 ，θc1＞θc2とな
る。In FIG. 2, the focus of the parabolic reflector 21 is shown.
Point distance f (from the apex of the parabolic reflection surface to F1 in the figure)
The distance) is long in order to reduce the maximum tilt angle of the emitted light.
It is desirable to make the focal point longer by using
When there is a constraint, it is reflected directly by the parabolic reflector 21.
The amount of light emitted decreases. That is, parabolic riffs with different focal lengths
From the inclination angle of the emitted light in the reflector 21 and the light source
As shown in Fig. 3, the relationship between the
The longer f is, the smaller the inclination angle θm is.
θc shows a decreasing characteristic. That is, FIGS. 3 (a) and 3 (b)
Then f1<F 2And θm1> Θm2 , Θc1> Θc2Tona
It
【００１９】そこで、放物リフレクター２１の出射開口
端を光源の発光部の後端に略位置させると共に、該発光
部の後端に放物リフレクター２１の焦点位置Ｆ１を一致
させる。図３（ｂ）のように放物リフレクター２１の焦
点距離を定めた場合には、図４（ａ）に示す光源の配光
特性に対し、放物リフレクター２１の集光角θc2が光源
の配光特性に対して約１／２となり、その結果出射光量
の低下を招くこととなるが、かかる集光角の減少に伴う
出射光量の減少低下を上記楕円リフレクター２３で補う
と共に、楕円リフレクター２３の第２焦点Ｆ２より出射
された光束を楕円リフレクター２３の反射面で反射さ
せ、その第１焦点Ｆ１、即ち放物リフレクター２１の焦
点へ戻すことにより放物リフレクター２１からの出射光
の平行性を保つものである。Therefore, the emission opening end of the parabolic reflector 21 is positioned substantially at the rear end of the light emitting portion of the light source, and the focus position F1 of the parabolic reflector 21 is made coincident with the rear end of the light emitting portion. When the focal length of the parabolic reflector 21 is determined as shown in FIG. 3B, the converging angle θc 2 of the parabolic reflector 21 is different from that of the light source with respect to the light distribution characteristics of the light source shown in FIG. 4A. It becomes about 1/2 of the light distribution characteristic, resulting in a decrease in the amount of emitted light. However, the decrease in the amount of emitted light due to the decrease in the light collection angle is compensated by the elliptical reflector 23, and at the same time, the elliptical reflector 23. The light flux emitted from the second focal point F2 is reflected by the reflecting surface of the elliptical reflector 23, and returned to the first focal point F1, that is, the focal point of the parabolic reflector 21, whereby the parallelism of the emitted light from the parabolic reflector 21 is improved. To keep.
【００２０】また、前記第２焦点Ｆ２から楕円リフレク
ター２３に反射した光線は１回の反射のみで全て放物リ
フレクター２１に集光されて反射し、計２回の反射で平
行光線となるため、その反射損失を減少させることがで
きる。上記作用を図２に基づきより詳細に説明する。放
物リフレクター２１の焦点Ｆ１に位置する光源より発し
放物リフレクター２１の反射面２１Ａ，２１Ｂで直接反
射された光線（Ａ1 ，Ｂ1 ）は、平行光線化されて出射
する。Further, the light rays reflected from the second focal point F2 to the elliptical reflector 23 are all focused and reflected by the parabolic reflector 21 with only one reflection, and become a parallel light ray with a total of two reflections. The reflection loss can be reduced. The above operation will be described in more detail with reference to FIG. The light rays (A 1 , B 1 ) emitted from the light source located at the focal point F1 of the parabolic reflector 21 and directly reflected by the reflecting surfaces 21A, 21B of the parabolic reflector 21 are collimated and emitted.
【００２１】また、Ｆ２より発し、直接放物リフレクタ
ー２１の反射面２１Ａ，２１Ｂで反射された光線
（Ａ2 ，Ｂ2 ）は、出射光軸に近づく方向に傾斜する傾
斜光となる。これに対して、Ｆ２より発し、楕円リフレ
クター２３の反射面２３Ｃ，２３Ｄで反射された光線
（Ｃ2-1 ，Ｄ2-1 ）は、、放物リフレクター２１の焦点
Ｆ１を通過した後、放物リフレクター２１の反射面２１
Ｃ，２１Ｄで反射され平行光線化される。Further, the light rays (A 2 , B 2 ) emitted from F2 and reflected directly by the reflecting surfaces 21A, 21B of the parabolic reflector 21 become inclined light which is inclined in a direction approaching the outgoing optical axis. On the other hand, the rays (C 2-1 and D 2-1 ) emitted from F2 and reflected by the reflecting surfaces 23C and 23D of the elliptical reflector 23 pass through the focal point F1 of the parabolic reflector 21 and then are emitted. Reflection surface 21 of the object reflector 21
It is reflected by C and 21D and is converted into parallel rays.
【００２２】一般に放電形ランプの電極近傍での光量分
布は図４（ｂ）に示されるように、その電極端付近で最
大値を示し、発光部中心ではやや低い値を示し、電極上
では急激に低下する。従って、電極端付近Ｆ２より発し
た最大光束を楕円リフレクター２３の反射面で反射して
Ｆ１で混合されて、光源発光部の両端（Ｆ１，Ｆ２）か
ら出射される光束を平行光線化することができるので、
従来に比べ平行光成分を増大させることができ、例え
ば、液晶テレビ・パネルに入射した光のコントラスト比
の低下等を防止することができる。In general, as shown in FIG. 4 (b), the light amount distribution near the electrodes of a discharge lamp shows a maximum value near the electrode ends, a slightly lower value at the center of the light emitting portion, and a sharp value on the electrodes. Fall to. Therefore, the maximum luminous flux emitted from F2 near the electrode end is reflected by the reflecting surface of the elliptical reflector 23 and mixed by F1, and the luminous flux emitted from both ends (F1, F2) of the light source light emitting portion can be converted into parallel rays. Because you can
It is possible to increase the parallel light component as compared with the conventional case, and it is possible to prevent, for example, a decrease in the contrast ratio of the light incident on the liquid crystal television panel.
【００２３】また、Ｆ１とＦ２の間より出射される光束
も楕円リフレクター２３の反射面で反射してＦ１とＦ２
の間で混合され、最大出射角以内の角度を有する光束と
して出射されるので、その出射光束中の色温度分布も平
均化され、均一性の良い照明光を得ることができる。
尚、以上の説明では、楕円リフレクター２３の第１及び
第２焦点間の距離と光源発光部の長辺端を等しく設定す
ることを前提としたが、楕円リフレクター２３の焦点距
離を光源発光部の長さに対して異なる設定とすることも
でき、これにより、照明の要求特性に応じて出射光束の
配光特性を変化させることも可能となる。Further, the luminous flux emitted from between F1 and F2 is also reflected by the reflecting surface of the elliptical reflector 23 and is reflected by F1 and F2.
Since the light fluxes are mixed with each other and are emitted as a light flux having an angle within the maximum emission angle, the color temperature distribution in the emitted light flux is also averaged, and illumination light with good uniformity can be obtained.
In the above description, it is assumed that the distance between the first and second focal points of the elliptical reflector 23 and the long side edge of the light source light emitting unit are set equal, but the focal length of the elliptical reflector 23 is set to the light source light emitting unit. The length can be set differently, which allows the light distribution characteristic of the emitted light flux to be changed according to the required characteristics of the illumination.
【００２４】次に、図５に基づいて、他の実施例につい
て説明する。図において、楕円リフレクター２３の第１
焦点（Ｆ１）及び第２焦点（Ｆ２）に発光部の長辺側両
端が夫々一致するように光源を配設し、この両焦点を結
ぶ直線軸上にコンデンサレンズ２４を配設する。そし
て、コンデンサレンズ２４の焦点は前記楕円リフレクタ
ー２３の第２焦点（Ｆ２）位置又はその近傍にくるよう
に設定する。Next, another embodiment will be described with reference to FIG. In the figure, the first of the elliptical reflector 23
A light source is arranged so that the long side ends of the light emitting portion are aligned with the focal point (F1) and the second focal point (F2), respectively, and the condenser lens 24 is arranged on the linear axis connecting the both focal points. Then, the focus of the condenser lens 24 is set so as to come to the second focus (F2) position of the elliptical reflector 23 or its vicinity.
【００２５】このものによると、光源の発光部の一端Ｆ
１より出射された光束は、楕円リフレクター２３の反射
面により反射されＦ２を通り、コンデンサレンズ２４の
集光角内に入射する光線が、該コンデンサレンズ２４に
とり平行光線化される。そして、コンデンサレンズ２４
の集光角の外側に外れた光線は、楕円リフレクター２３
の反射面により再び反射されＦ１又はＦ２に戻り、かか
る反射を繰り返すうちに集光角内に入ってくるので最終
的にＦ２を通過してコンデンサレンズ２４に入射して平
行光線化される。尚、光源の発光部のＦ１とＦ２の中間
より出射される光束はコンデンサレンズ２４の焦点を外
れてコンデンサレンズ２４へ入射する為に、傾斜光とな
るが、楕円リフレクター２３の径及びコンデンサレンズ
２４の焦点距離を光源の発光部長さに対して相対的に大
きく設定することによりコンデンサレンズ２４からの傾
斜角を小さくすることが可能である。また、光源の配光
特性から出射光軸上又はその周辺角内へ向かう出射光束
は無く、従って、光源からコンデンサレンズ２４へ直接
入射する光束は殆ど存在しないことになるので、コンデ
ンサレンズ２４を通過して平行光線化される光線は全て
楕円リフレクター２３からの反射光となり、従来に比べ
平行光成分を増大させることができることになる。According to this, one end F of the light emitting portion of the light source is
The light beam emitted from the laser beam No. 1 is reflected by the reflecting surface of the elliptical reflector 23, passes through F2, and enters into the condenser angle of the condenser lens 24, and is made into parallel rays by the condenser lens 24. And the condenser lens 24
Rays outside the collection angle of are reflected by the elliptical reflector 23.
Is reflected again by the reflecting surface of F to return to F1 or F2, and while repeating such reflection, it comes into the converging angle, so that it finally passes through F2 and enters the condenser lens 24 to be collimated. The light flux emitted from the middle of F1 and F2 of the light emitting portion of the light source is an oblique light because it goes out of the focus of the condenser lens 24 and enters the condenser lens 24. However, the diameter of the elliptical reflector 23 and the condenser lens 24 It is possible to reduce the inclination angle from the condenser lens 24 by setting the focal length of the lens relative to the length of the light emitting portion of the light source. Further, since there is no light flux emitted from the light distribution characteristic of the light source toward the emission optical axis or within the peripheral angle thereof, there is almost no light flux directly incident on the condenser lens 24 from the light source. Then, all the light rays that are made into parallel light rays are reflected light from the elliptical reflector 23, and the parallel light component can be increased as compared with the conventional case.
【００２６】次に、図６に基づいて、他の実施例につい
て説明する。このものは、前記実施例において、楕円リ
フレクター２３を、出射光軸を含む断面を楕円面とする
と共に、出射光軸に直交する断面も楕円面とし、照明光
の分布形状を円形から楕円に変更したものである。尚、
放物リフレクター２１の出射光側開口部形状もそれに合
わせて楕円状とする。Next, another embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, in the above-described embodiment, the elliptical reflector 23 has an elliptical surface in a cross section including the emission optical axis and an elliptical surface in a cross section orthogonal to the emission optical axis, and the distribution shape of the illumination light is changed from a circular shape to an elliptical shape. It was done. still,
The shape of the opening of the parabolic reflector 21 on the outgoing light side is also elliptical in accordance with it.
【００２７】これにより、例えばＬＣＤ投射形ＴＶ等の
ように照明領域の縦横比（アスペクト比）が１対１以外
の場合においても効率良い集光が可能となる。尚、出射
光軸と直交する断面を円形から楕円に変更することによ
り楕円リフレクター２３で反射される光線に収差が生
じ、結果的には出射光の傾斜角の増大を招くことになる
が、光源発光部の直径が細いのでその影響は少なく、特
定の距離において縦横比の異なる照明領域を明るく照明
したい場合に有効となる。As a result, even when the aspect ratio of the illumination area is other than 1: 1 such as an LCD projection TV, the light can be condensed efficiently. It should be noted that by changing the cross section orthogonal to the emission optical axis from a circle to an ellipse, an aberration occurs in the light beam reflected by the ellipsoidal reflector 23, and as a result, the inclination angle of the emission light is increased. Since the diameter of the light emitting portion is small, its influence is small, and it is effective when it is desired to brightly illuminate an illumination area having a different aspect ratio at a specific distance.
【００２８】尚、以上の実施例では、光源が一定のアー
ク長を有するものについて説明してきたが、これに限定
されるものではなく、点光源に近い短アーク長のランプ
についても、上記楕円リフレクターを限り無く球面リフ
レクターに近づけることにより、上記と同様の効果を得
ることが可能となる。In the above embodiments, the light source having a constant arc length has been described, but the present invention is not limited to this, and the elliptical reflector can be applied to a lamp having a short arc length close to a point light source. It is possible to obtain the same effect as described above by bringing the element to be as close as possible to the spherical reflector.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光源発光部の両端から発した光線を出射光軸に対して平
行な光線に変換することができるので、従来に比べ平行
光成分を可及的に増大させることができることになり、
例えば、液晶テレビ・パネルに入射した光のコントラス
ト比の低下等を防止することができる。As described above, according to the present invention,
Since it is possible to convert the light rays emitted from both ends of the light source light emitting section into light rays parallel to the emission optical axis, it is possible to increase the parallel light component as much as possible compared with the conventional one.
For example, it is possible to prevent a decrease in the contrast ratio of light incident on the liquid crystal television panel.
【００３０】また、放物リフレクターと楕円リフレクタ
ーを備えたものでは、放物リフレクターの集光角の減少
に伴う出射光量の減少を光源の配光特性に合わせて楕円
リフレクターで補うように構成されるので、効率の良い
照明光を得ることができる。また、放物リフレクターの
集光角の減少に伴う出射光量の減少を楕円リフレクター
で補うように構成されたので、放物リフレクターの焦点
距離は、集光角と切り離して独立して決定することがで
き、出射光束の最大傾斜角はその焦点距離を変更するこ
とにより自由に決定することが可能となる。これにより
特定の距離における照明分布を焦点距離により調整して
均一な照明光を得ることができる。Further, in the case where the parabolic reflector and the elliptical reflector are provided, the elliptical reflector is configured to compensate the decrease in the emitted light amount due to the decrease in the converging angle of the parabolic reflector in accordance with the light distribution characteristic of the light source. Therefore, efficient illumination light can be obtained. The focal length of the parabolic reflector can be determined independently of the converging angle because the ellipsoidal reflector is used to compensate for the decrease in the amount of light emitted as the converging angle of the parabolic reflector decreases. Therefore, the maximum inclination angle of the emitted light beam can be freely determined by changing the focal length. This makes it possible to obtain uniform illumination light by adjusting the illumination distribution at a specific distance with the focal length.
【００３１】また、光源発光部内の各部位から出射され
る光束は楕円リフレクターの焦点近傍で混合されるの
で、出射光束の色分布特性の均一性が改善される。更
に、楕円リフレクターを、出射光軸を含む断面及び該出
射光軸に直交する断面が共に楕円面に形成した場合に
は、例えばＬＣＤ投射形ＴＶ等のように照明領域の縦横
比が１対１以外の場合においても楕円形状の効率良い集
光が可能となる。Further, since the light fluxes emitted from the respective parts in the light source light emitting portion are mixed in the vicinity of the focal point of the elliptical reflector, the uniformity of the color distribution characteristic of the emitted light flux is improved. Furthermore, when the elliptical reflector is formed in an elliptical shape both in the cross section including the emission optical axis and in the cross section orthogonal to the emission optical axis, the aspect ratio of the illumination area is 1: 1 as in LCD projection TVs. Even in cases other than the above, it is possible to efficiently collect an elliptical shape.
【図１】 （ａ）は、本発明に係る集光照明装置の外観
を示す側面図、（ｂ）は、同じく正面図。FIG. 1A is a side view showing an appearance of a light collecting and illuminating device according to the present invention, and FIG. 1B is a front view of the same.
【図２】 図１（ａ）の一部省略断面図。FIG. 2 is a partially omitted sectional view of FIG.
【図３】 （ａ）及び（ｂ）は、放物リフレクターの作
用を説明するための断面図。3A and 3B are cross-sectional views for explaining the action of a parabolic reflector.
【図４】 （ａ）は、光源の配光特性を説明するための
説明図、（ｂ）は、光源発光部の位置と光量との関係を
説明するための説明図。FIG. 4A is an explanatory diagram for explaining a light distribution characteristic of a light source, and FIG. 4B is an explanatory diagram for explaining a relationship between a position of a light source light emitting portion and a light amount.
【図５】 本発明の他の実施例を示す断面図。FIG. 5 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.
【図６】 （ａ）は、本発明の他の実施例を示す正面
図、（ｂ）は、同じく側面図。FIG. 6A is a front view showing another embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a side view of the same.
【図７】 従来例を示すシステム図。FIG. 7 is a system diagram showing a conventional example.
【図８】 従来例を示すシステム図。FIG. 8 is a system diagram showing a conventional example.
２１ 放物リフレクター ２２ 光源 ２２ａ 発光部 ２３ 楕円リフレクター ２３ａ 楕円中心 ２４ コンデンサレンズ Ｆ１ 第１焦点 Ｆ２ 第２焦点 ｆ 焦点距離 θm 傾斜角 θｃ 集光角 21 Parabolic Reflector 22 Light Source 22a Light Emitting Section 23 Elliptic Reflector 23a Elliptical Center 24 Condenser Lens F1 First Focus F2 Second Focus f Focal Length θm Inclination Angle θc Focusing Angle
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｂ 21/14 Ａ 7316−2Ｋ Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location G03B 21/14 A 7316-2K
Claims (5)
クターの焦点位置近傍に配設された光源発光部の一端よ
り発した光線を、該放物リフレクターの反射面により反
射させて平行光線化させる一方、 楕円回転面を反射面とする楕円リフレクターの第２焦点
近傍に位置する前記光源発光部の他端より発して前記放
物リフレクターの反射面を外れた光線を、楕円リフレク
ターの反射面により反射させて前記放物リフレクターの
焦点に位置する該楕円リフレクターの第１焦点位置近傍
に集光させた後、前記放物リフレクターに入射させ、該
入射光を放物リフレクターの反射面により反射させるこ
とにより平行光線化させるようにしたことを特徴とする
集光照明方法。1. A light beam emitted from one end of a light source light-emitting portion arranged near a focal point of a parabolic reflector having a parabolic rotating surface as a reflecting surface is reflected by the reflecting surface of the parabolic reflector to be a parallel light beam. On the other hand, a light beam emitted from the other end of the light source emitting portion located near the second focal point of the elliptical reflector having the elliptical rotation surface as a reflecting surface and deviating from the reflecting surface of the parabolic reflector is reflected by the reflecting surface of the elliptic reflector. Reflecting and condensing in the vicinity of the first focus position of the elliptical reflector located at the focal point of the parabolic reflector, and then making the light incident on the parabolic reflector and reflecting the incident light by the reflecting surface of the parabolic reflector. A method of condensing and illuminating light by making parallel light rays.
ターの第１焦点及び第２焦点位置近傍に両端が位置する
ように配設された光源発光部より発した光線を、該楕円
リフレクターの反射面により反射させて楕円リフレクタ
ーの第２焦点位置近傍に集光させた後、焦点が前記楕円
リフレクターの第２焦点に一致させるように配設された
コンデンサレンズに入射させることにより平行光線化さ
せるようにしたことを特徴とする集光照明方法。2. The elliptical reflector reflects light rays emitted from a light source light-emitting portion arranged at both ends in the vicinity of a first focal point and a second focal point of an elliptical reflector having an elliptical rotating surface as a reflecting surface. After being reflected by a surface and condensed near the second focus position of the elliptical reflector, the light is made incident on a condenser lens arranged so that the focus coincides with the second focus of the ellipsoidal reflector to make parallel rays. A method for condensing and illuminating light.
物リフレクターと、楕円回転面を反射面とする楕円リフ
レクターとから構成され、 前記放物リフレクターの焦点にその発光部の一端が位置
し、他端はその出射光側に位置するように光源を配設す
ると共に、 その出射光軸上に、第１焦点及び第２焦点が夫々前記光
源発光部の両端部近傍に位置するように前記楕円リフレ
クターを配設したことを特徴とする集光照明装置。3. A light source, a parabolic reflector having a parabolic rotation surface as a reflection surface, and an elliptical reflector having an elliptical rotation surface as a reflection surface, wherein one end of a light emitting portion is located at a focal point of the parabolic reflector. The light source is arranged so that the other end is located on the side of the emitted light, and the first focus and the second focus are located near both ends of the light source light emitting unit on the emission optical axis. A condensing illumination device comprising the elliptical reflector.
リフレクターと、コンデンサレンズとから構成され、 第１焦点及び第２焦点が夫々前記光源発光部の両端部に
位置するように前記楕円リフレクターを配設すると共
に、 前記楕円リフレクターの第１焦点及び第２焦点を結ぶ軸
線上に、焦点が前記楕円リフレクターの第２焦点又はそ
の近傍に位置するようにコンデンサレンズを配設したこ
とを特徴とする集光照明装置。4. The ellipse is composed of a light source, an ellipsoidal reflector having an ellipsoidal rotation surface as a reflecting surface, and a condenser lens, and the first and second focal points are located at both ends of the light source light emitting portion. The reflector is arranged, and a condenser lens is arranged on the axis connecting the first focus and the second focus of the elliptical reflector so that the focus is located at or near the second focus of the elliptical reflector. Condensing lighting device.
む断面及び該出射光軸に直交する断面が共に楕円面に形
成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記
載の集光照明方法、又は請求項３又は請求項４記載の集
光照明装置。5. The condensing unit according to claim 1 or 2, wherein the elliptical reflector has an elliptical surface both in a cross section including an emission optical axis and in a cross section orthogonal to the emission optical axis. An illumination method, or the condensing illumination device according to claim 3 or 4.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28176392A JP3309286B2 (en) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | Condensing illumination method and condensing illumination device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28176392A JP3309286B2 (en) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | Condensing illumination method and condensing illumination device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06130301A true JPH06130301A (en) | 1994-05-13 |
| JP3309286B2 JP3309286B2 (en) | 2002-07-29 |
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ID=17643637
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28176392A Expired - Fee Related JP3309286B2 (en) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | Condensing illumination method and condensing illumination device |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3309286B2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010017403A (en) * | 1999-08-11 | 2001-03-05 | 구자홍 | Illuminating System for Liquid Crystal Display Projector |
| US7237914B2 (en) * | 2002-07-25 | 2007-07-03 | Intel Corporation | Light condenser |
| JP2011507051A (en) * | 2007-12-18 | 2011-03-03 | ライト プレスクリプションズ イノベーターズ エルエルシー | Free-form concentrator |
| US8165434B2 (en) | 2009-03-17 | 2012-04-24 | LumenFlow Corp. | High efficiency optical coupler |
| CN104154490A (en) * | 2014-07-15 | 2014-11-19 | 无锡启晖光电科技有限公司 | Secondary reflection device of stage lamp/projection lamp |
-
1992
- 1992-10-20 JP JP28176392A patent/JP3309286B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010017403A (en) * | 1999-08-11 | 2001-03-05 | 구자홍 | Illuminating System for Liquid Crystal Display Projector |
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| CN104154490A (en) * | 2014-07-15 | 2014-11-19 | 无锡启晖光电科技有限公司 | Secondary reflection device of stage lamp/projection lamp |
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| JP3309286B2 (en) | 2002-07-29 |
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